| 题名 | 星载重轨干涉SAR处理关键技术研究 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2018-05-24 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 洪峻 ; 吕孝雷 |
| 关键词 | 星载SAR 重轨干涉 轨道控制 图像配准 相位滤波 相位解缠 基线定标 高分3号 数字高程模型 |
| 学位专业 | 信号与信息处理 |
| 中文摘要 | 星载重轨干涉SAR能够获取地形高程及微小形变信息，具有观测范围广，自动化程度高的优势，在地形测绘，形变监测等众多领域已取得重要应用。特别是近年来，国际国内在轨运行SAR卫星数量大幅增加，可获得大量干涉数据，重轨干涉SAR技术研究仍然是重要的研究方向。为了进一步发挥SAR卫星数据，尤其是我国民用SAR卫星数据的应用效能，本文针对SAR卫星的轨道控制，干涉图相干处理，大场景图像相位解缠和干涉定标四个方面的关键技术问题开展深入研究，并成功应用到我国自行研制的SAR卫星干涉处理中。取得的主要创新性成果和贡献如下： 1. 利用高分3号GPS定位数据，分析了目前高分3号SAR卫星轨道控制的精度，分析结果表明，现有轨道控制会造成重轨干涉基线较长且不稳定，因此控制精度有待提高。针对这一问题，本文借鉴国外编队SAR卫星相对轨道控制成功经验，利用基于相对轨道根数控制模型分析了重轨干涉SAR卫星的基线变化规律，提出了基于基线变化规律的重轨干涉SAR轨道控制方法，仿真和实际数据实验验证结果表明，该方法显著提高了干涉SAR基线精度，能够满足干涉SAR基线精度要求。 2. 提出了基于联合子空间投影滤波的改进方法，该方法在选取联合像素样本中，根据相干性不同，采用了自适应采样技术，改善了干涉图滤波力度的均匀性；对于联合像素样本增加了幅值和相位预处理过程，利用构建的联合子空间投影幅度估计模型对样本进行了幅度加权处理，以降低干涉条纹对大幅值样本的敏感度；利用检验相位信息对样本进行相位加权处理，以减小相邻像素选取的盲目性，使得在抑制干涉相位噪声的同时能够很好地保留干涉条纹结构及相位细节。仿真以及高分3号实际数据实验验证了该方法的有效性，与原始的联合子空间投影方法及常用滤波算法相比，对中低相干性未完全精配准的干涉图效果更优。 3. 提出一种基于线性无偏估计和双边滤波器的相位滤波方法，该方法利用相干性和相位标准差的关系，对相位元素进行线性无偏估计，采用空间结构和相位信息的二维高斯模型构建双边滤波器进行滤波处理，有机地结合了线性无偏估计方法和双边滤波方法的优点。仿真及实测数据实验验证了该方法的有效性，实验结果表明，对于相干性较低区域，该方法滤波性能相比传统方法有较大提高。 4. 针对大场景相位图解缠计算量大以及分块解缠后拼接不一致的问题，分析并建立了相位梯度与残差点形成的关系式，并定义了相位梯度跳变数的概念，以此为基础提出了一种适用于大场景的高效相位解缠方法。该方法通过残差点聚类分块有效地解决了图像拼接相位不一致问题，在每一分块内，通过计算相位梯度跳变数，可以直接获取残差点的连接关系，相比现有传统方法，显著降低了计算复杂度。国外SAR卫星和高分3号实测数据实验结果表明，大场景条件下相位一致性良好，相对于传统方法，计算效率提高70%。 5. 以高分3号SAR卫星重轨干涉应用为背景，建立了重轨干涉处理架构及处理流程，该处理流程结合了本文最新研究成果。此外，在干涉定标方面，对现有技术进行了改进，降低了低相干区域相位偏差的影响，提高了基线估计和相位偏置估计精度。对宁波和南京地区获取的高分3号实验数据进行了重轨干涉处理，反演获得了两个地区的DEM。高分3号DEM和SRTM DEM对比，两者趋势一致。GPS实测数据分别对高分3号DEM和SRTM DEM进行精度检验，显示高分3号DEM精度为5.3米，SRTM DEM精度为7.5米。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 雷达 ; 遥感技术 |
| 公开日期 | 2018-05-31 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ie.ac.cn/handle/80137/11050]  |
| 专题 | 电子学研究所_空间信息处理与应用系统技术院重点实验室_空间信息处理与应用系统技术院重点实验室_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | . 星载重轨干涉SAR处理关键技术研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2018. |
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